基于等离子体光学晶体的生物传感器及其应用

发布时间：2017-12-10 06:24

  本文关键词：基于等离子体光学晶体的生物传感器及其应用

  更多相关文章： 等离子体光学晶体 光子晶体 局域等离子体共振 无电解电镀

【摘要】：等离子体光学晶体是基于有序等离子体光学结构的一类新型纳米光学器件,能够实现在纳米尺度上对光的操控,完成生物传感换能过程。由于等离子体光学晶体同时具有光子晶体和金属等离子体的物理特性,当光以一定条件作用于结构时,会产生局域表面等离子体共振现象,使其具有强大的电磁波调制能力。这一特性使等离子体光学晶体成为生物传感器系统中换能元件的最优选择,在拉曼增强、荧光增强、非标记检测、环境监测等生化领域均具有良好的应用前景。现阶段,等离子体光学晶体主要是通过电子束刻蚀、反应离子刻蚀、纳米压印、电镀、溅射等多种手段来制备的,制备过程不但耗时,而且费用昂贵,这些因素使得等离子体光学晶体无法实现大面积的制备,从而限制了其在应用上的发展。本论文以光子晶体为模板,结合无电解电镀、磁控溅射以及湿腐蚀法等技术手段实现了等离子体光学晶体结构的大面积制备,并将其用于拉曼增强实验。具体工作开展如下：(1)单层光子晶体膜的制备。本论文采用空气和液体的界面沉积法自组装纳米粒子单层膜结构,并利用马兰哥尼对流作用将其从水面上转移到不同的基底上,从而制备出大面积不同粒径、材质(SiO2和PS纳米粒子)的呈六方密堆积排列结构的二维光子晶体。(2)等离子体光学晶体结构的制备。以单层光子晶体膜为模板,结合无电解电镀、磁控溅射以及湿腐蚀法等手段制备出三种等离子体光学晶体结构：金属和二氧化硅介质混合的单层等离子体光学晶体膜、纯金属的蜂窝状等离子体光学晶体以及具有可调谐共振腔结构的金纳米帽阵列。(3)等离子体光学晶体结构的光学性能分析。以等离子体光学晶体样品的反射光谱为基础,结合通过有限差分时域法对结构电磁场分布的模拟结果,分析了三种结构的光学特性、局域电磁场分布和增强情况。(4)根据三种等离子体光学晶体结构的光学特性和电磁调制能力,将其作为SERS基底,初步用于4-ATP分子的拉曼检测实验,并分析了三种结构的拉曼增强性能。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.3;O53

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本文编号：1273482